TWI431385B - Liquid crystal display device - Google Patents

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TWI431385B
TWI431385B TW099120636A TW99120636A TWI431385B TW I431385 B TWI431385 B TW I431385B TW 099120636 A TW099120636 A TW 099120636A TW 99120636 A TW99120636 A TW 99120636A TW I431385 B TWI431385 B TW I431385B
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TW099120636A
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Kotaro Araya
Shintaro Takeda
Yasushi Tomioka
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Hitachi Displays Ltd
Panasonic Liquid Crystal Displ
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Description

液晶顯示裝置
本發明，係關於液晶顯示裝置，特別是具備含有高分子的液晶層之液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置係於一對基板間設液晶層，藉由光電效果顯示文字、數字、圖、畫等影像之裝置。作為液晶顯示裝置的驅動模式，例如有扭轉向列TN(Twisted Nematic)方式、超級扭轉向列(STN,Super Twisted Nematic)方式、垂直配向(VA,Vertical Alignment)方式、光學補償雙折射(OCB,Optically Compensated Birefringence)方式、面內切換(IPS,In-Plane Switching)方式、邊緣場切換(FFS,Fringe Field Switching)方式等。
近年來，作為這些驅動模式之液晶顯示裝置，不僅在桌上型個人電腦之液晶顯示裝置，連被適用於液晶電視等的大畫面的液晶顯示裝置也被製造，另一方面被適用於行動電話等的小型的液晶顯示裝置之製造也正進行著。
此種液晶顯示裝置，被分類為對形成於各基板的畫素形成用電極選擇性地施加電壓驅動特定的畫素之型式(單純矩陣型)，與在一方之基板形成各種電極與畫素選擇用的薄膜電晶體(TFT)等之開關元件(主動元件)，藉由選擇此主動元件而驅動特定的畫素之型式(主動矩陣型)。特別是，後者之主動矩陣型液晶顯示裝置，具備對比性能或高速顯示性能等優異的性能，所以成為液晶顯示裝置的主流。
液晶顯示裝置，由作為液晶電視之顯示裝置受到期待的觀點來看，以運動節目等為首作為動畫顯示用被要求回應的高速化(回應時間的減低)。作為回應此要求的方策之一考慮使用低黏度的液晶組成物。此處，替代在STN液晶所使用的氰基系向列型液晶組成物，而開發出氟系向列型液晶組成物。此氟系向列型液晶組成物，與氰基系向列型液晶組成物相比，比電阻較高所以顯示不均很少，為可信賴性很高的液晶組成物。
此外，對於更進一步的回應的高速化，不僅液晶組成物自身的低黏度化而已，根據高分子之安定化的方案也被提出(例如參照日本專利JP2003-279995)。
然而，到目前為止使用於液晶電視等比較大型的液晶顯示裝置之液晶組成物的開發雖然發展較快，但是在行動電話等小型的液晶顯示裝置使用的液晶組成物的開發則尚未充分地進行。其理由之一，可以舉出大型的液晶顯示裝置與小型的液晶顯示裝置其被使用的環境之不同。
亦即，例如，液晶電視總是在室溫附近之溫度下使用。因此，使用於液晶電視的液晶組成物，只要在室溫附近的狹窄溫度範圍內具有所要的特性即已充分。亦即，從前使用於液晶電視的液晶組成物的特性，係著眼於在室溫附近的黏度或回應速度而進行改良。
相對於此，例如行動電話或汽車導航器，在冬天的寒冷環境到夏天的炎熱環境為止是在寬廣的溫度範圍下被使用。因此，使用於行動電話或汽車導航器的液晶組成物，被要求在從低溫至高溫為止的寬廣溫度範圍內要發揮所要的特性。
此點，根據前述的高分子之安定化，適於在寬廣的溫度範圍的動作環境下之回應的高速化。然而，此高分子安定化，必須要把以相當的重量比率對液晶化合物添加光聚合性單體及聚合開始劑而調製的液晶組成物注入一對基板間，其後，藉由對該液晶組成物照射紫外線而使該光聚合性單體聚合生成高分子。
因此，無法避免在被形成於一對基板間的液晶層殘存聚合開始劑等不純物，而有該不純物使電壓保持率降低之影響作為液晶顯示裝置的可信賴性之疑慮。
另一方面，在減低添加於液晶化合物的光聚合性單體及聚合開始劑的重量比率的場合，則無可避免地會得到藉由該光聚合性單體的聚合而生成的高分子其回應速度的改善效果並不充分的結果。
本發明係有鑑於前述課題而為之發明，其目的之一在於提供即使減低使用於高分子的生成之聚合性單體的重量比率的場合也在寬廣的溫度範圍顯示優異的回應性之液晶顯示裝置。本發明之前述以及其他之目的與新穎的特徵，應可藉由本說明書之記載以及附圖而清楚說明。
供解決前述課題之用之相關於本發明的一實施型態之液晶顯示裝置，係具備於至少一方被形成驅動液晶的電極群之第一基板及第二基板，及被挾持於前述第一基板及前述第二基板之液晶層之液晶顯示裝置，其特徵為：前述液晶層，含有偏靠於前述第一基板及前述第二基板之中之至少一方的基板側的高分子。根據本發明的話，可以提供即使減低使用於高分子的生成之聚合性單體的重量比率的場合也在寬廣的溫度範圍顯示優異的回應性之液晶顯示裝置。
此外，前述液晶層之前述高分子的含量亦可在2.0重量%(百分比)以下。此外，前述液晶顯示裝置，亦可具備被形成前述電極群的前述第一基板，及對向於前述第一基板的前述第二基板。在此場合，亦可為IPS方式之液晶顯示裝置。此外，於前述液晶層之前述一方的基板側部分亦可含有前述高分子之70重量%以上。
此外，前述高分子，亦可係藉由對在前述第一基板與前述第二基板之間的含有光聚合性單體與紫外線吸收劑的液晶組成物照射紫外線聚合前述光聚合性單體而產生的。在此場合，前述紫外線吸收劑亦可係液晶性的紫外線吸收劑。進而在此場合，前述紫外線吸收劑亦可係於其分子中含有三聯苯(terphenyl)基或四聯苯(quaterphenyl)基。
此外，前述高分子，亦可係藉由對在前述第一基板與前述第二基板之間，含有光聚合性單體，與溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上之聚合開始劑的液晶組成物照射光，聚合前述光聚合性單體而產生的。在此場合，前述聚合開始劑亦可係液晶性的聚合開始劑。
此外，被形成於前述第一基板及前述第二基板的配向膜之中至少一方之溶解參數亦可為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。此外，被形成於前述第一基板及前述第二基板之中的一方基板之配向膜的溶解參數，亦可比被形成於另一方基板的配向膜的溶解參數還大。
根據本發明的話，可以提供即使減低使用於高分子的生成之聚合性單體的重量比率的場合也在寬廣的溫度範圍顯示優異的回應性之液晶顯示裝置。
以下，說明相關於本發明之一實施型態之液晶顯示裝置。又，本發明並不以本實施型態為限。
圖1係針對相關於本實施型態之液晶顯示裝置(以下稱為「本裝置1」)之一例，概念顯示液晶顯示面板之1畫素份的剖面之說明圖。圖2係針對本裝置1之另一例，概念顯示液晶顯示面板之1畫素份的剖面之說明圖。
如圖1及圖2所示，本裝置1，係具備至少於一方被形成驅動液晶L的電極群40的一對基板10、20，及被挾持於該一對基板10、20之液晶層30之液晶顯示裝置。
接著，相關於圖1所示之例的一對基板10、20，係由被形成電極群40的第一基板10、及對向於該第一基板10的第二基板20所構成。亦即，相關於圖1所示之例的本裝置1，具備：被形成包含畫素電極41及共通電極42的電極群40之第一基板10、及對向於該第一基板10的第二基板20，及在該第一基板10與第二基板20之間被封入的液晶組成物所構成的液晶層30。
如此般電極群40被形成於一方基板的場合，本裝置1，例如可以為IPS方式或FFS方式之液晶顯示裝置。又，於圖1所示之例，畫素電極41被形成為梳齒狀。
另一方面，相關於圖2所示之例的本裝置1，具備：被形成畫素電極41之第一基板10、及被形成共通電極42之對向於該第一基板10的第二基板20，及在該第一基板10與第二基板20之間被封入的液晶組成物所構成的液晶層30。
如此般電極群40的一部分被形成於一方基板，該電極群40的另一部分被形成於另一方的基板的場合，本裝置1，例如可以為TN方式、STN方式、VA方式或OCB方式之液晶顯示裝置。
此外，於第一基板10，被形成TFT50。TFT50，包含源極電極51、汲極電極52、非晶矽層53及閘極電極54。TFT50，對應於被設在液晶顯示面板的複數之畫素部分之各個，而被設於訊號線與掃描線(未圖示)交叉的位置。接著，伴隨著往閘極電極54的選擇性電壓施加，在被連接於TFT50的特定的畫素電極41與共通電極42之間形成電場，而驅動液晶L。
於本裝置1，在第一基板10，被形成與液晶層30相接而使該液晶層30含有的液晶L配向的配向膜11。另一方面，在第二基板20，被形成與液晶層30相接而使該液晶層30含有的液晶L配向的配向膜21。於配向膜11、21之接於液晶層30的表面，被施以供使液晶L在沿著該表面的方向上配向之用的配向處理。
於第二基板20，被形成彩色濾光片23。於與第一基板10之液晶層30相反側的表面被形成偏光板12。於與第二基板20之液晶層30相反側的表面被形成偏光板22。此外，本裝置1，於液晶顯示面板之第一基板10側具備背光(未圖示)。
於本裝置1，液晶層30，含有偏靠於一對基板10、20之中至少一方基板側的高分子。亦即，構成液晶層30的液晶組成物，除了液晶L以外，含有供提高回應性之用的高分子。如此般被添加高分子的液晶組成物，亦被稱為藉由高分子安定化的液晶(Polymer Stabilized-Liquid Crystal：PS-LC)。接著，於本裝置1之液晶層30，使此液晶L安定化之高分子，偏靠於第一基板10及第二基板20之一方或雙方側。
於相關於圖1所示之例的本裝置1，液晶層30含有偏靠於被形成電極群40的第一基板10側的高分子。更具體而言，於圖1以單點虛線顯示的液晶層30二等分為第一基板10側的第一部分31與第二基板20側的第二部分32的話，含有於該液晶層30的高分子，偏靠於該第一部分31。
亦即，第一部分31之高分子的含量，比第二部分32之高分子的含量更大。例如，於相關於此例的本裝置1，在液晶層30之一方的基板側部分之第一部分31含有高分子的70重量%(百分比)以上。
另一方面，於相關於圖2所示之例的本裝置1，液晶層30，含有分別偏靠於被形成畫素電極41的第一基板10側、與被形成共通電極42的第二基板20側的高分子。更具體而言，於圖2以2條單點虛線顯示的液晶層30三等分為第一基板10側的第一部分33，與第二基板20側的第二部分34，與剩下的第三部分35的話，含有於該液晶層30的高分子，偏靠於該第一部分33與第二部分34。
亦即，第一部分33之高分子的含量及第二部分34之高分子的含量，分別比第三部分35之高分子的含量更大。例如，於相關於此例的本裝置1，在液晶層30之一方的基板側部分之第一部分33及另一方基板側部分之第二部分34含有高分子的70重量%以上。
圖3及圖4係概念顯示相關於圖1所示之例的液晶層30之高分子的分布之說明圖。圖5及圖6係概念顯示相關於圖2所示之例的液晶層30之高分子的分布之說明圖。於圖3～圖6，由第一基板10朝向第二基板20的方向稱為間隙方向，液晶層30的厚度為d(參照圖1及圖2)，於橫軸顯示由該第一基板10起算之間隙方向的距離，於縱軸顯示對應的間隙方向距離之高分子的密度。
如圖1所示，於電極群40僅被形成於第一基板10之本裝置1，例如，可以如圖3所示般，使高分子侷限在液晶層30之中僅該第一基板10側之附近。此外，在此場合，如圖4所示，高分子的密度，亦可由第一基板10附近起往第二基板20側徐徐降低。
另一方面，如圖2所示，於畫素電極41被形成於第一基板10，共通電極被形成於第二基板20之本裝置1，例如，可以如圖5所示般，使高分子侷限在液晶層30之中之該第一基板10側之附近及該第二基板20之附近。此外，在此場合，如圖6所示，高分子的密度，亦可由第一基板10附近起往第二基板20側徐徐降低，且由該第二基板20附近起往第一基板10側徐徐降低。
如此般，藉由使液晶層30的高分子，偏靠於第一基板10及第二基板20之一方或雙方之附近，可以把使用於該高分子的生成之聚合性單體之量抑制於最小限度，而獲得根據該高分子之充分的回應性的改善效果。這一點，雖然液晶層30之高分子含量，只要在本裝置1可在寬廣的溫度範圍呈現優異的回應性的範圍即可，但以儘可能地減低為較佳。
亦即，液晶層30之高分子含量(高分子占構成液晶層30的液晶組成物總重量之比率)，例如可以為2.0重量%以下，較佳者為1.5重量%以下，又更佳者為1.0重量%以下。
此外，於液晶層30之形成，使用於高分子的生成之聚合性單體的含量(聚合性單體占構成液晶層30的液晶組成物總重量之比率)，例如可以為2.0重量%以下，較佳者為1.5重量%以下，又更佳者為1.0重量%以下。
這些場合，液晶層30之液晶L的含量(液晶L占構成液晶層30的液晶組成物總重量之比率)例如可以為98.0～99.0重量%。又，作為含有於液晶組成物的液晶L，較佳者可以使用向列型液晶。
含有於液晶層30的高分子，係藉由將含有聚合性單體的液晶組成物封入一對基板10、20間，接著於一對基板10、20間在該液晶組成物中使該聚合性單體聚合而被生成的。又，此聚合性單體之聚合，可以不對液晶層30施加電場而進行。
此處，作為聚合性單體，例如較佳者可以使用藉由照射光而進行聚合的光聚合性單體。亦即，例如較佳者可以使用具有丙烯酸基之光聚合性單體。具體而言，例如較佳者可以使用具有長鏈烷基及芳香環之一方或雙方之丙烯酸、丙烯酸酯、異丁烯酸酯及這些的衍生物。
此外，也可以使用液晶性的聚合性單體。藉由使用顯示液晶性的聚合性單體，可以有效果地提高藉由高分子安定化液晶L的效果。作為聚合性單體，可以將這些之中的1種單獨使用亦可，此外，亦可組合2種以上使用。
使用光聚合性單體的場合，含有於液晶層30的高分子，係藉由在一對基板10、20間對含有該光聚合性單體的液晶組成物照射光而該光聚合性單體聚合而被生成的。
亦即，首先，準備被形成電極群40或配向膜11、21的一對基板10、20，與含有液晶L及光聚合性單體的液晶組成物。接著，貼合第一基板10與第二基板20，同時在該第一基板10與第二基板20之間封入液晶組成物。
接著，對此液晶組成物，透過第一基板10及第二基板20之一方或雙方以適於光聚合性單體的聚合之條件來照射光。藉由此光照射，在液晶組成物中進行光聚合性單體的聚合，而生成高分子。照射的光，只要可以聚合光聚合性單體者即可沒有特別限定，例如較佳者可以使用紫外線。於本裝置1之製造過程，藉由適切地設定光聚合性單體的聚合條件，可以形成高分子偏靠的液晶層30。
亦即，例如，高分子，係藉由對在一對基板10、20間含有光聚合性單體與紫外線吸收劑的液晶組成物照射紫外線聚合該光聚合性單體而生成的。
於相關於圖1所示之例之本裝置1，透過被形成電極群40的第一基板10，在圖1所示的箭頭X1所指的方向上照射紫外線。另一方面，於相關於圖2所示之例之本裝置1，分別透過被形成畫素電極41的第一基板10及被形成共通電極42的第二基板20，在圖2所示的箭頭X2所指的方向及箭頭X3所指的方向上照射紫外線。
此處，因為液晶組成物含有紫外線吸收劑，所以對該液晶組成物照射的紫外線的一部分，被該紫外線吸收劑所吸收。因此，於相關於圖1所示之例的本裝置1，液晶層30之中第二基板20側的第二部分32之光聚合性單體的聚合被抑制。
另一方面，液晶層30之中，第一基板10側的第一部分31，特別是被形成於該第一基板10的配向膜11的附近，光聚合性單體快速地聚合而效率佳地生成高分子。結果，液晶層30，變成含有偏靠於第一基板10側的高分子。
此外，於相關於圖2所示之例的本裝置1，液晶層30之中離開第一基板10及第二基板20的深部之第三部分35之光聚合性單體的聚合被抑制。
另一方面，液晶層30之中，第一基板10側的第一部分33(特別是被形成於該第一基板10的配向膜11的附近)及第二基板20側的第二部分34(特別是被形成於該第二基板20的配向膜21的附近)，光聚合性單體快速地聚合而效率佳地生成高分子。結果，液晶層30，變成分別含有偏靠於第一基板10側及第二基板20側的高分子。
作為紫外線吸收劑，只要是有效果地吸收對液晶組成物照射的紫外線者即可沒有特別限制，可以適當選擇使用任意種類之物。此紫外線吸收劑，例如亦可為液晶性的紫外線吸收劑。亦即，例如可以使用於其分子中含有三聯苯(terphenyl)基或四聯苯(quaterphenyl)基的紫外線吸收劑。藉由使紫外線吸收劑呈現液晶性，可以有效地抑制由於對液晶組成物添加該紫外線吸收劑而導致之向列-等方相移轉溫度的減低。
又，在紫外線吸收劑存在之下進行聚合的場合，聚合反應後之液晶層30，含有紫外線吸收劑。亦即，光聚合性單體之聚合結束後之含有高分子的液晶層30，殘存著紫外線吸收劑。
此外，例如，高分子，係藉由對在一對基板10、20之間，含有光聚合性單體，與溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上之聚合開始劑的液晶組成物照射光，聚合該光聚合性單體而生成的。
又，溶解參數係依照Fedors的方法(R. F. Fedors,“Method for estimating both the solubility parameters and molar volumes of liquids,” Polym. Eng. Sci.,vol. 14,no. 2,pp. 147-154,. 1974)而被定義的。
作為溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上的聚合開始劑，例如可以使用9-芴酮(fluorenone)、1-羥基環己基-苯基酮、二苯並環庚酮(dibenzosuberone)、2-羥基-2-甲基乙基酮、安息香(benzoin)、2-苯甲基安息香酸、4-苯甲基安息香酸。
作為溶解參數不滿12.0(cal/cm3 )0.5 的聚合開始劑，例如可以使用2,2-二乙氧基苯乙酮、安息香(benzoin)異丁基醚、安息香異丙基醚、苯乙酮、2,2-二乙氧基-苯基-苯乙酮、安息香乙基醚、安息香甲基醚、樟腦醌(camphorquinone)、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-氯苯甲酮、2-乙基蒽醌、4,4’-二氯苯甲酮、4-氯苯甲酮、苯甲基、苯甲酮、甲基-2-苯甲醯基安息香酸酯、p-聯大茴香醯。
含有於液晶組成物的聚合開始劑之溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上的場合，於被封入一對基板10、20間的聚合開始前之該液晶組成物中，該聚合開始劑，偏靠於該一對基板10、20之配向膜11、21附近。
亦即，例如，含有於液晶組成物的液晶L的溶解參數為9.0～10.0(cal/cm3 )0.5 的場合，聚合開始劑，因與該液晶L的相溶性很低，所以分別偏靠於第一基板10的配向膜11附近及第二基板20的配向膜21附近。
接著，如此般藉由在聚合開始劑偏靠於一對基板10、20的配向膜11、21附近的狀態，透過該一對基板10、20照射光，可以於該配向膜11、21附近優先地進行光聚合性單體的聚合。
亦即，於相關於圖1所示之例的本裝置1，液晶層30之中，第一基板10側的第一部分31，特別是被形成於該第一基板10的配向膜11的附近，光聚合性單體快速地聚合而效率佳地生成高分子。結果，液晶層30，變成含有偏靠於第一基板10側的高分子。
此外，於相關於圖2所示之例的本裝置1，液晶層30之中，第一基板10側的第一部分33(特別是被形成於該第一基板10的配向膜11的附近)及第二基板20側的第二部分34(特別是被形成於該第二基板20的配向膜21的附近)，光聚合性單體快速地聚合而效率佳地生成高分子。結果，液晶層30，變成分別含有偏靠於第一基板10側及第二基板20側的高分子。
作為聚合開始劑，只要是伴隨著對液晶組成物之光照射有效果地進行光聚合性單體之聚合者即可沒有特別限制，可以適當選擇使用任意種類之物。亦即，例如，較佳者可以使用藉由紫外線的照射產生自由基，有效果地促進光聚合性單體之自由基聚合之聚合開始劑。
此聚合開始劑，例如亦可為液晶性的聚合開始劑。藉由使聚合開始劑呈現液晶性，可以不減低該聚合開始劑往液晶組成物中之溶解性，有效地抑制往配向膜11、21之不均勻的吸收。
又，聚合反應後之液晶層30，亦可含有聚合開始劑。亦即，光反應性單體之聚合結束後之含有高分子的液晶層30，也可以含有未反應的聚合開始劑或反應後之聚合開始劑。
此外，於本裝置1，例如，被形成於一對基板10、20的配向膜11、21之中至少一方之溶解參數亦可為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。
亦即，可以使被形成於第一基板10的配向膜11及被形成於第二基板20的配向膜21之中僅使一方的溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上，此外可以使該配向膜11、21雙方之溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。
在此場合，於被封入一對基板10、20間的聚合開始前之液晶組成物中，聚合開始劑，偏靠於該一對基板10、20之配向膜11、21之中溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上的配向膜的附近。
亦即，例如，第一基板10的配向膜11的溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上，聚合開始劑的溶解參數比液晶L的溶解參數更大的場合(例如，液晶L的溶解參數為9.0～10.0(cal/cm3 )0.5 ，聚合開始劑的溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上的場合)，該聚合開始劑，偏靠於該配向膜11附近。
接著，如此般藉由在聚合開始劑偏靠於一對基板10、20的配向膜11、21之中溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上之第一基板10的配向膜11附近的狀態，透過該第一基板10照射光，可以於該第一基板10的配向膜11附近優先地進行光聚合性單體的聚合。結果，液晶層30，變成含有偏靠於被形成溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上之配向膜11的第一基板10側的高分子。
又，配向膜11、21，只要是可以有效果地使含有於液晶層30的液晶L配向者即可沒有特別限制，例如較佳者可以使用由聚醯亞胺所構成被施以適切的配向處理之配向膜11、21。
此外，配向膜11、21之溶解參數可以不滿12.0(cal/cm3 )0.5 ，例如，以在10.0(cal/cm3 )0.5 以上為較佳。即使讓配向膜11、21之溶解參數為10.0(cal/cm3 )0.5 以上，也可以使聚合開始劑偏靠在該配向膜11、21的附近。
此外，於本裝置1，被形成於一對基板10、20之中的一方基板之配向膜的溶解參數，亦可比被形成於另一方基板的配向膜的溶解參數還大。
亦即，例如，被形成於第一基板10的配向膜11的溶解參數，可以比被形成於第二基板20的配向膜21的溶解參數還大。在此場合，於被封入一對基板10、20間的聚合開始前之液晶組成物中，聚合開始劑，偏靠於該一對基板10、20之配向膜11、21之中溶解參數比較大的第一基板10的配向膜11的附近。
接著，如此般藉由在聚合開始劑偏靠於溶解參數較大的第一基板10的配向膜11附近的狀態，透過該第一基板10照射光，可以於該第一基板10的配向膜11附近優先地進行光聚合性單體的聚合。結果，液晶層30，變成含有偏靠於被形成溶解參數較大的配向膜11的第一基板10側的高分子。
特別是，如相關於圖1所示之例的本裝置1那樣，在電極群40被形成於一方基板之第一基板10的場合，液晶層30之中以使高分子偏靠於該第一基板10側為較佳。
這一點，例如，使第一基板10的配向膜11的溶解參數，成為比第二基板20的配向膜21的溶解參數更大，使聚合開始劑偏靠於該第一基板10的配向膜11附近，藉由透過該第一基板10之光照射進行聚合性單體的聚合，可以有效地使高分子偏靠於該第一基板10側。
此外，進而，例如，被形成於一對基板10、20之中的一方基板之配向膜的溶解參數，亦可比被形成於另一方基板的配向膜的溶解參數還大，而且為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。
亦即，例如，被形成於第一基板10的配向膜11的溶解參數，可以比被形成於第二基板20的配向膜21的溶解參數還大，而且為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。
在此場合，於被封入一對基板10、20間的聚合開始前之液晶組成物中，聚合開始劑，偏靠於該一對基板10、20之配向膜11、21之中溶解參數為更大的12.0(cal/cm3 )0.5 以上的第一基板10的配向膜11的附近。
亦即，液晶層30，變成含有偏靠於被形成溶解參數更大的12.0(cal/cm3 )0.5 以上之配向膜11的第一基板10側的高分子。
其次，說明相關於本實施型態之具體的實施例。
[實施例1]
製造如圖1所示那樣具備液晶顯示面板之IPS方式之液晶顯示裝置。此液晶顯示裝置的尺寸為100mm(長片側)×100mm(短片側)。此外，液晶顯示面板對角約為6英吋大小，其厚度為1.1mm。
此液晶顯示面板，如圖1所示，具備對向的一對基板10、20，與被挾持於該一對基板10、20間之液晶層30。作為第一基板10及第二基板20，使用表面被研磨之透明玻璃基板。
接著，於一方玻璃基板之第一基板10上，如圖1所示般形成包含由ITO所構成的畫素電極41及由ITO所構成的共通電極42之電極群40、TFT50、絕緣膜、配向膜11、偏光板12，將該第一基板10作為TFT基板。此外，於另一方玻璃基板之第二基板20上形成彩色濾光片23、配向膜21、偏光板22，將該第二基板20作為彩色濾光片基板。
構成配向膜11、21的材料採用聚醯亞胺。亦即，首先將聚醯亞胺以印刷機塗佈燒結，形成膜厚0.07～0.1μm之配向膜11、21。其後，於配向膜11、21的表面，施以供使液晶層30所含之液晶分子L配向之用的配向處理。配向處理，作為摩擦輥使用具備嫘縈製拋光布之研磨機來進行。
摩擦角度，對短邊側為45度，在一對基板10、20間成為平行。
配向膜11、21之溶解參數為10.9(cal/cm3 )0.5 。構成配向膜11、21的聚醯亞胺，使用n-己烷四羧酸二無水物作為四羧酸二無水物，使用1,6-二胺基己烷作為二胺衍生物，藉由使其聚合而生成的具有主骨架之聚醯亞胺。
第一基板10與第二基板20之黏接，係透過圖7所示的框狀的密封部61而進行的。亦即，於環氧樹脂所構成的密封劑之中適量混入高分子珠調製複合密封劑，藉由使用密封遮罩將該複合密封劑印刷於一方基板上而形成密封部61。其後，進行構成密封部61的複合密封劑之暫硬化，組合一對基板10、20。接著，使用壓床持續加壓一對基板10、20，使複合密封劑硬化。
於一對基板10、20與密封部61包圍的面板部60內挾持球形的高分子珠，調整在封入液晶組成物的狀態之間隙為8.0μm。於面板部60供注入液晶組成物之用的液晶注入口62的寬幅為10mm。
另一方面，調製聚合性單體、聚合開始劑及液晶L所構成的液晶組成物(以下，稱為「1號液晶組成物」)。作為聚合性單體，使用2官能基丙烯酸單體。作為聚合開始劑，使用2,2-二乙氧基-苯基-苯乙酮((音譯)Irugacure651，長瀨產業(股)製造)。作為液晶L，使用氟系向列型液晶組成物。
聚合開始劑之溶解參數為10.7(cal/cm3 )0.5 。亦即，2,2-二乙氧基-苯基-苯乙酮具有2個苯環(C6 H5 -)，甲基(CH3 -)、醚基(-O-)，具有1個酮(>C=O)與碳(>C<)，所以藉由前述Fedors的方法，蒸發能為23610cal/mol，分子容積為209cm3 /mol，由這些值算出之溶解參數為10.7(cal/cm3 )0.5 。
此1號液晶組成物之聚合性單體、聚合開始劑及液晶L之重量比率分別為1.0重量%、0.05重量%及98.95重量%。
其次，將1號液晶組成物注入面板部60。亦即，於未圖示的可密閉容器之中使液晶顯示裝置之液晶注入口62朝向下方而配置。此外，於被連接於設在容器的外部之上下驅動裝置的液晶皿放入1號液晶組成物。又，1號液晶組成物在液晶皿中保持著若干盛滿鼓起的狀態。於容器的外部設有被連接至真空泵與白金線電阻型真空計的配管。接著，使真空泵動作，以調整閥監視白金線電阻型真空計同時調整排氣量，減壓容器內使真空度在120分鐘排氣降壓至5Pa。
接著，使上下驅動裝置動作而讓液晶注入口62浸漬於1號液晶組成物。其後，關閉調整閥，打開洩漏配管之調整閥，對容器內導入氮氣或空氣，於液晶顯示裝置的面板部60內注入1號液晶組成物。結束注入之後，以紫外線硬化劑(壓克力性樹脂)密封液晶注入口62。
此處，藉由使液晶顯示裝置1在80℃保持特定時間，使液晶L為向同性液體。藉此，使液晶組成物中的聚合性單體或聚合開始劑均勻地分散。
其後，藉由從TFT陣列基板之第一基板10側照射紫外線，實施在1號液晶組成物中使聚合性單體聚合的高分子安定化步驟。如此進行，製造出具備使用1號液晶組成物而形成的液晶層30之液晶顯示裝置。
此外，同樣地進行，而替代1號液晶組成物，改採母體液晶(亦即，與1號液晶組成物所含有的液晶L相同的氟系向列型液晶組成物)作為液晶組成物，也製造具備不含高分子的液晶層之液晶顯示裝置(以下，稱為「比較裝置」)。
接著，評估如此製造的液晶顯示裝置及比較裝置之回應速度。結果，於20℃，僅使用母體液晶之比較裝置的回應時間(τoff )為40ms，相對於此使用1號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間為38ms，可見到改善。
進而，於0℃，比較裝置之回應時間為150ms，相對於此使用1號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間為145ms，也見到改善。但是，使用1號液晶組成物的液晶顯示裝置雖可見到回應時間的改善，但其效果很小。
其次，分解使用1號液晶組成物之液晶顯示裝置之後，以苯洗去液晶顯示面板中的液晶L。其後，在液晶顯示面板中放入苯的狀態冷卻至0℃藉由冷凍乾燥法除去苯。接著，以電子顯微鏡觀測此除去苯後的液晶顯示面板。
結果，在彩色濾光片基板之第二基板20與TFT基板之第一基板10之間隙，觀察到幾乎均勻的高分子小纖維(高分子鏈之塊)。此處，於IPS方式之液晶顯示裝置，液晶層30之中，藉由存在於TFT基板之第一基板10側的高分子，可以最有效果地實現液晶L的安定化。
這一點，應該是在混合於液晶L的聚合性單體的重量比率小至1.0重量%左右的場合，於液晶層30的全區域分散高分子的場合，由於TFT基板之第一基板10側的高分子密度很小，所以無法充分改善回應時間。
[實施例2]
與前述實施例1同樣，製造IPS方式之液晶顯示裝置。但是使用紫外線吸收劑、聚合性單體、聚合開始劑及液晶L所構成的液晶組成物(以下，稱為「2號液晶組成物」)形成液晶層30。
作為紫外線吸收劑，使用水楊酸苯基酯衍生物。作為聚合性單體、聚合開始劑及液晶L，與前述實施例1同樣分別使用2官能基丙烯酸單體、2,2-二乙氧基-苯基-苯乙酮及氟系向列型液晶組成物。
2號液晶組成物之紫外線吸收劑、聚合性單體、聚合開始劑及液晶L之重量比率分別為1.0重量%、1.0重量%、0.05重量%及97.95重量%。
接著，與前述實施例1同樣進行而評估使用2號液晶組成物製造的液晶顯示裝置之回應速度。結果，於20℃，使用母體液晶之比較裝置的回應時間(τoff )如前所述為40ms，相對於此使用2號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間為34ms，可見到改善。
進而，於0℃，比較裝置之回應時間如前所述為150ms，相對於此使用2號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間為132ms，也見到改善。
亦即，使用2號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間的改善效果，與在前述實施例1所得到的效果相比是優異的。此外，於使用2號液晶組成物之液晶顯示裝置，呈現出沒有電壓保持率的降低在實用上沒有問題。
接著，與前述實施例1同樣，以電子顯微鏡觀察第一基板10與第二基板20之間隙。結果，確認了TFT基板之第一基板10側偏靠著小纖維之70%以上。亦即，液晶層30之中，於第一基板10側之一半的第一部分31(參照圖1)，含有著被含有於該液晶層30的高分子的70%以上。
如此般，藉由使用含有紫外線吸收劑的2號液晶組成物形成液晶層30，可以選擇性地提高最有效的TFT基板(第一基板10)側的小纖維密度。接著，結果，應可有效果地改善液晶顯示裝置的回應時間。
亦即，藉由使用添加了紫外線吸收劑的2號液晶組成物進行液晶L的高分子安定化，於TFT基板(第一基板10)側偏靠地形成高分子鏈，與使用前述之1號液晶組成物之液晶顯示裝置或比較裝置相比可以製造出在寬廣的溫度範圍下回應速度優異且可信賴性也優異的液晶顯示裝置。
此外，高分子安定化步驟之紫外線的照射，與其進行連續的1次照射，不如間歇地以複數次的照射來實施效果較佳也被確認了。亦即，藉由對2號液晶組成物之間歇性紫外線照射形成液晶層30的場合，具備該液晶層30的液晶顯示裝置之20℃之回應時間成為32ms，見到了更大幅的改善。
在此場合，應該是殘存於液晶層30之中彩色濾光片基板(第二基板20)側或中心部的聚合開始劑，於複數次之紫外線照射之間(亦即，在未照射紫外線的間隔期)擴散而再分配於TFT基板(第一基板10)側，所以再次照射紫外線時，再度於該TFT基板(第一基板10)側優先進行聚合，而能夠使高分子偏靠。
[實施例3]
與前述實施例1同樣，製造IPS方式之液晶顯示裝置。
但是，使用聚合性單體、溶解參數為12.4(cal/cm3 )0.5 之聚合開始劑及液晶L所構成的液晶組成物(以下，稱為「3號液晶組成物」)形成液晶層30。
亦即，作為聚合開始劑，使用溶解參數為12.4(cal/cm3 )0.5 之2-羥基-2-甲基乙基酮((音譯)Darocurel173，長瀨產業(股)製造)。作為聚合性單體及液晶L，與前述實施例1同樣分別使用2官能基丙烯酸單體及氟系向列型液晶組成物。
此3號液晶組成物之聚合性單體、聚合開始劑及液晶L之重量比率分別為1.0重量%、0.05重量%、98.95重量%。
接著，與前述實施例1同樣進行而評估使用3號液晶組成物製造的液晶顯示裝置之回應速度。結果，於20℃，使用母體液晶之比較裝置的回應時間(τoff )如前所述為40ms，相對於此使用3號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間為33ms，可見到改善。
進而，於0℃，比較裝置之回應時間如前所述為150ms，相對於此使用3號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間為131ms，也見到改善。
亦即，使用3號液晶組成物的液晶顯示裝置之回應時間的改善效果，與在前述實施例1所得到的效果相比是優異的。此外，於使用3號液晶組成物之液晶顯示裝置，也呈現出沒有電壓保持率的降低在實用上沒有問題。
接著，與前述實施例1同樣，以電子顯微鏡觀察第一基板10與第二基板20之間隙。結果，確認了TFT基板之第一基板10側偏靠著小纖維之70%以上。亦即，液晶層30之中，於第一基板10側之一半的第一部分31(參照圖1)，含有著被含有於該液晶層30的高分子的70%以上。
如此般，藉由使用含有紫外線吸收劑的3號液晶組成物形成液晶層30，可以選擇性地提高最有效的TFT基板(第一基板10)側的小纖維密度。接著，結果，應可有效果地改善液晶顯示裝置的回應時間。
亦即，藉由使用含有溶解參數大的聚合開始劑的3號液晶組成物進行液晶L的高分子安定化，於TFT基板(第一基板10)側偏靠地形成高分子鏈，與使用前述之1號液晶組成物之液晶顯示裝置或比較裝置相比可以製造出在寬廣的溫度範圍下回應速度優異且可信賴性也優異的液晶顯示裝置。
[實施例4]
與前述實施例1同樣，製造IPS方式之液晶顯示裝置。亦即，使用在前述之實施例1使用的1號液晶組成物形成液晶層30。
此1號液晶組成物之聚合性單體、聚合開始劑及液晶L之重量比率分別為1.0重量%、0.05重量%及98.95重量%。
但是，被形成於TFT基板之第一基板10的配向膜11的溶解參數，與被形成於彩色濾光片基板之第二基板20的配向膜21的溶解參數互異，分別為12.4(cal/cm3 )0.5 及10.9(cal/cm3 )0.5 。亦即，第一基板10側的配向膜11的溶解參數，比第二基板20側的配向膜21的溶解參數還大，而且為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。
構成第一基板10側的配向膜11之聚醯亞胺，使用n-己烷四羧酸二無水物作為四羧酸二無水物，使用苯二胺作為二胺衍生物，藉由使其聚合而生成的具有主骨架之聚醯亞胺。
構成第二基板20側的配向膜21之聚醯亞胺，使用n-己烷四羧酸二無水物作為四羧酸二無水物，使用1,6-二胺基己烷作為二胺衍生物作為二胺衍生物，藉由使其聚合而生成的具有主骨架之聚醯亞胺。
此外，作為聚合開始劑使用之2,2-二乙氧基-苯基-苯乙酮之溶解參數，如前所述為10.7(cal/cm3 )0.5 。
接著，與前述實施例1同樣進行而評估具備溶解參數不同的配向膜11、21之液晶顯示裝置之回應速度。結果，於20℃，使用母體液晶之比較裝置的回應時間(τoff )如前所述為40ms，相對於此具備溶解參數不同的配向膜11、21之液晶顯示裝置之回應時間為31ms，見到了改善。
進而，於0℃，比較裝置之回應時間如前所述為150ms，相對於此具備溶解參數不同的配向膜11、21之液晶顯示裝置之回應時間為131ms，也見到了改善。
亦即，具備溶解參數不同的配向膜11、21之液晶顯示裝置之回應時間的改善效果，與在前述實施例1所得到的效果相比是優異的。此外，於此液晶顯示裝置，也呈現出沒有電壓保持率的降低在實用上沒有問題。
接著，與前述實施例1同樣，以電子顯微鏡觀察第一基板10與第二基板20之間隙。結果，確認了TFT基板之第一基板10側偏靠著小纖維之70%以上。亦即，液晶層30之中，於第一基板10側之一半的第一部分31(參照圖1)，含有著被含有於該液晶層30的高分子的70%以上。
如此般，藉由具備其溶解參數，比第二基板20側之配向膜21的溶解參數更大，且為12.0(cal/cm3 )0.5 以上之TFT基板(第一基板10)側的配向膜11，可以最有效地選擇性地提高該TFT基板(第一基板10)側的小纖維密度。接著，結果，應可有效果地改善液晶顯示裝置的回應時間。
亦即，在使用溶解參數大的配向膜11之液晶顯示裝置藉由進行液晶L的高分子安定化，於TFT基板(第一基板10)側偏靠地形成高分子鏈，與使用前述之1號液晶組成物之液晶顯示裝置或比較裝置相比可以製造出在寬廣的溫度範圍下回應速度優異且可信賴性也優異的液晶顯示裝置。
又，本發明並不以上述之例為限。亦即，在前述之例，主要記載液晶L係以IPS方式驅動的液晶顯示裝置之回應速度的改善。然而，此改善的原因推測是因為高分子安定化導致液晶組成物的彈性率提高，所以例如VA方式、TN方式、STN方式、OCB方式、FFS方式等其他方式之液晶顯示裝置，當然也可以在寬廣的溫度範圍改善回應速度且具有優異的可信賴性。
此外，不採真空封入，而藉由ODF(滴下封入)封入液晶組成物形成液晶層30的場合，也當然同樣可以在寬廣的溫度範圍提供回應速度優異且可信賴性也優異的液晶顯示裝置。
根據本發明的話，例如可以於行動電話或汽車導航器等小型的液晶顯示裝置會被使用的寬廣的溫度範圍實現回應速度優異且可信賴性也優異的液晶顯示裝置。
以上所記載之內容僅係體現本發明部分內容之特定實施型態，並不據此而侷限本發明之內容，因此本發明之範圍應被理解為包括所有在本發明之申請專利範圍之精神涵蓋範圍內所記載之種種變更。
1．．．液晶顯示裝置
10．．．第一基板
11，21．．．配向膜
12，22．．．偏光板
23．．．彩色濾光片
30．．．液晶層
31，33．．．第一部分
32，34．．．第二部分
35．．．第三部分
40．．．電極群
41．．．畫素電極
42．．．共通電極
50．．．薄膜電晶體
51．．．源極電極
52．．．汲極電極
53．．．非晶矽層
54．．．閘極電極
60．．．面板部
61．．．密封部
62．．．液晶注入口
圖1係針對相關於本發明之一實施型態之液晶顯示裝置之一例，概念顯示液晶顯示面板之1畫素份的剖面之說明圖。
圖2係針對相關於本發明之一實施型態之液晶顯示裝置之另一例，概念顯示液晶顯示面板之1畫素份的剖面之說明圖。
圖3係概念顯示圖1所示之液晶顯示裝置的液晶層之高分子的分布之一例之說明圖。
圖4係概念顯示圖1所示之液晶顯示裝置的液晶層之高分子的分布之另一例之說明圖。
圖5係概念顯示圖2所示之液晶顯示裝置的液晶層之高分子的分布之一例之說明圖。
圖6係概念顯示圖2所示之液晶顯示裝置的液晶層之高分子的分布之另一例之說明圖。
圖7係關於將液晶組成物封入相關於本發明之一實施型態之液晶顯示裝置的步驟之說明圖。
1．．．液晶顯示裝置
10．．．第一基板
20．．．第二基板
11，21．．．配向膜
12，22．．．偏光板
23．．．彩色濾光片
30．．．液晶層
31．．．第一部分
32．．．第二部分
40．．．電極群
41．．．畫素電極
42．．．共通電極
50．．．薄膜電晶體
51．．．源極電極
52．．．汲極電極
53．．．非晶矽層
54．．．閘極電極

Claims (11)

  1. 一種液晶顯示裝置，係具備於至少一方被形成驅動液晶的電極群之一對基板，及被挾持於前述一對基板之中至少一方的基板側之液晶層，其特徵為：前述液晶層，含有偏靠於前述第一基板及前述第二基板之中之至少一方的基板側的高分子、聚合開始劑、以及液晶；前述聚合開始劑的溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上；前述液晶的溶解參數比前述聚合開始劑的溶解參數更低；被形成於前述一對基板的配向膜之中至少一方的溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述液晶層之前述高分子的含量在2.0重量%(百分比)以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述一對基板，係由被形成前述電極群的前述第一基板，及對向於前述第一基板的前述第二基板所構成。
  4. 如申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置，其係IPS方式之液晶顯示裝置。
  5. 如申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置，其中於前述液晶層之前述一方的基板側部分含有前述高分子之70重量%以上。
  6. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述 高分子，係藉由對在前述一對基板之間的含有光聚合性單體與紫外線吸收劑的液晶組成物照射紫外線聚合前述光聚合性單體而產生的。
  7. 如申請專利範圍第6項之液晶顯示裝置，其中前述紫外線吸收劑係液晶性的紫外線吸收劑。
  8. 如申請專利範圍第7項之液晶顯示裝置，其中前述紫外線吸收劑係於其分子中含有三聯苯(terphenyl)基或四聯苯(quaterphenyl)基。
  9. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中前述高分子，係藉由對在前述一對基板之間，含有光聚合性單體，與溶解參數為12.0(cal/cm3 )0.5 以上之前述聚合開始劑的液晶組成物照射光，聚合前述光聚合性單體而產生的。
  10. 如申請專利範圍第9項之液晶顯示裝置，其中前述聚合開始劑係液晶性的聚合開始劑。
  11. 如申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其中被形成於前述一對基板之中的一方基板之配向膜的溶解參數，比被形成於另一方基板的配向膜的溶解參數還大。
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